Αναγέννηση μαλακών ιστών σε μικροπεριβάλλον ικριώματος χωρίς κύτταρα

Αναγέννηση μαλακών ιστών σε μικροπεριβάλλον ικριώματος χωρίς κύτταρα

Σε μια νέα έκθεση που δημοσιεύθηκε τώρα στις Επιστημονικές Εκθέσεις, Η Irini Gerges και μια ομάδα επιστημόνων στην Ιταλία και τις ΗΠΑ μελέτησαν τη σημασία των βιομηχανικών και βιοχημικών στοιχείων για τη δημιουργία συνθηκών καλλιέργειας κατάλληλων για τρισδιάστατα (3D) αναγεννητικά μικροπεριβάλλοντα και σχηματισμό μαλακών ιστών. Η ομάδα παρατήρησε αλλαγές στην αδιπογένεση σε σχέση με τις τρισδιάστατες μηχανικές ιδιότητες και δημιούργησε μια κλίση τρισδιάστατων μικροπεριβαλλόντων με διαφορετικές δυσκαμψίες. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική αύξηση στις αναλογίες του λιπώδους ιστού, μειώνοντας παράλληλα την ακαμψία του 3D μηχανικού μικροπεριβάλλοντος. Συγκρίνουν αυτό το φαινόμενο μηχανικής ρύθμισης με βιοχημική ρύθμιση φορτώνοντας τα εξωκυτταρικά περιβάλλοντα με βιολογικό διεγερτικό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μηχανική και βιοχημική ρύθμιση επαρκεί για την ενίσχυση της λιπογένεσης και την επιρροή της αναδιαμόρφωσης των ιστών. Η εργασία μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους για το σχεδιασμό τρισδιάστατων ικριωμάτων για να σχηματίσουν μικροπεριβάλλοντα που αναγεννούν μεγάλους όγκους μαλακού και λιπώδους ιστού για πρακτικές και άμεσες επιπτώσεις στην επανορθωτική και αισθητική χειρουργική.

Ανακατασκευή μαλακών ιστών

Οι προσεγγίσεις ανοικοδόμησης μαλακών ιστών εξαρτώνται από αδρανή πληρωτικά ή αυτόλογα μοσχεύματα. Ως εκ τούτου, υπάρχει μια ανεκπλήρωτη κλινική ανάγκη για αποτελεσματικές λύσεις για την αποκατάσταση των μαλακών ιστών μετά τη χειρουργική επέμβαση. Οι προσεγγίσεις που βασίζονται σε ικριώματα χωρίς κύτταρα είναι μια πολλά υποσχόμενη λύση λόγω της βιοσυμβατότητάς τους, της προσαρμοστικότητάς τους στον ιστό στόχου, της αποδοτικότητας κόστους και της συμμόρφωσης με τα διεθνή πρότυπα κατασκευής. Τα συνθετικά ικριώματα είναι μια κλιμακούμενη κλινική λύση επειδή μπορούν να αποφύγουν τα ρυθμιστικά και κατασκευαστικά εμπόδια σε σύγκριση με τις κυτταρικές θεραπείες. Τρισδιάστατα (3D) ικριώματα για την αναγέννηση κλινικά σχετικών όγκων μαλακών ιστών έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο σε κλινικό επίπεδο όπως φαίνεται με ικριώματα ιατρικού βαθμού. Οι περιορισμοί του υλικού προκύπτουν από την υψηλή τοπική ακαμψία των νημάτων πολυμερούς σε σύγκριση με τον ιστό στόχο. Είναι επομένως σημαντικό να αναπτυχθούν ικριώματα ειδικά για την αναγέννηση του λιπώδους ιστού για να ρυθμιστούν τα βιομηχανικά στοιχεία για να επιτευχθούν κατάλληλες αλληλεπιδράσεις κυττάρων και βιοϋλικών που είναι θεμελιώδεις για την λιπογένεση. Η ομάδα αντιμετώπισε βασικούς παράγοντες της βιολογικής απόδοσης των πορώδη βιοϋλικών με σταυροδεσμούς με βάση πολυουρεθάνη ως ικριώματα για την αναγέννηση των μαλακών ιστών εστιάζοντας στο ρόλο της χημείας του πολυμερούς και της μικροαρχιτεκτονικής. Σε αυτήν την εργασία, οι Gerges et al. τροποποίησε τη σύνθεση τμημάτων πολυεστέρα τριόλης για να συνθέσει μια κλίση πορωδών ικριωμάτων που έχουν παρόμοιες φυσικοχημικές και μορφολογικές ιδιότητες με διαφορετικές ακαμψίες υποστρώματος για να κατανοήσουν την επίδραση των μηχανικών ενδείξεων στην λιπογένεση.

Αναγέννηση μαλακών ιστών σε μικροπεριβάλλον ικριώματος χωρίς κύτταρα Τα πειράματα

Οι επιστήμονες βελτίωσαν το αναγεννητικό μικροπεριβάλλον χρησιμοποιώντας ένα ικρίωμα γεμάτο με αγωνιστή υποδοχέα ενεργοποιημένο με πολλαπλασιαστή υπεροξειδίου Ροσιγλιταζόνη για να προκαλέσει διαφοροποίηση των λιποκυττάρων. Διερεύνησαν την επίδραση του μηχανικού περιβάλλοντος στην in vivo απόδοση ενός ικριώματος, βελτιώνοντας τις μηχανικές ιδιότητες του ικριώματος χωρίς να αλλάξουν ή να αλλάξουν τους υπόλοιπους φυσικοχημικούς χαρακτήρες. Μεταβάλλοντας τον βαθμό σταυροσύνδεσης, τη διάσταση των πόρων και την αναλογία των σκληρών και μαλακών τμημάτων που συγκρατούν τη μακρομοριακή δομή μαζί, η ομάδα ρύθμισε τις μηχανικές ιδιότητες ενός σταυροσυνδεμένου αφρού πολυουρεθάνης. Οι Gerges et al. Στη συνέχεια επικεντρώθηκε στον βαθμό κρυσταλλικότητας των μαλακών τμημάτων και διατήρησε τη σχέση μεταξύ του εκκινητή και του μονομερούς σταθερή, προκειμένου να διατηρηθεί το ίδιο μέσο μοριακό βάρος των υλικών. Αφού πραγματοποίησε δοκιμές συμπίεσης στις τρεις εκδόσεις των σκευασμάτων ικριωμάτων, η ομάδα άλλαξε την αναλογία μεταξύ άμορφων και κρυσταλλικών περιοχών των πολυεστέρων για να αποκτήσει επιτυχώς τρεις τύπους σκευασμάτων ικριωμάτων. Οι ερευνητές αντιμετώπισαν όλα τα ικριώματα αυτής της μελέτης σε πολυ-L-λυσίνη για να προωθήσουν την προσκόλληση των κυττάρων στις επιφάνειες των υλικών για μη ειδικές αλληλεπιδράσεις κυττάρων-βιοϋλικών.

Αναγέννηση μαλακών ιστών σε μικροπεριβάλλον ικριώματος χωρίς κύτταρα

Κατανόηση της λειτουργίας του υλικού ικριώματος

Μετά την εφαρμογή των ικριωμάτων σε ζωικά μοντέλα, οι επιστήμονες δεν παρατήρησαν ανωμαλίες σε αυτά και πραγματοποίησαν ιστολογικές εξετάσεις στα ικριώματα κατά την ανάκτησή τους. Σημείωσαν τον σχηματισμό κάψουλας γύρω από το ικρίωμα με μέτριες ποσότητες μακροφάγων και πολυπύρηνων γιγαντιαίων κυττάρων που σχετίζονται με χρόνια φλεγμονώδη διηθήματα και στις τρεις ομάδες ικριωμάτων. Μεταξύ αυτών των ομάδων που δοκιμάστηκαν, το υλικό ικριώματος με το χαμηλότερο ελαστικό μέτρο διατηρούσε το υψηλότερο ποσοστό λιπώδους ιστού. Οι Gerges et al. Στη συνέχεια διερεύνησε τον αντίκτυπο της βιοχημικής ρύθμισης από την τοπική απελευθέρωση μορίων αγωνιστή υποδοχέα ενεργοποιημένου πολλαπλασιασμού υπεροξεισώματος σε ουδέτερο βιομηχανικό πλαίσιο. Οι συγκεντρώσεις των μορίων ήταν επαρκείς για να ενεργοποιήσουν τους αντίστοιχους υποδοχείς στα κύτταρα που εισβάλλουν στο ικρίωμα από τον γειτονικό περιβάλλοντα ιστό. Η ομάδα αναγνώρισε τη σημαντική αύξηση του λιπώδους ιστού στα ικριώματα που υποβλήθηκαν σε αγωγή στο περιβάλλον χωρίς κύτταρα που προκλήθηκε ενεργοποιώντας τους συγκεκριμένους υποδοχείς.

Αναγέννηση μαλακών ιστών σε μικροπεριβάλλον ικριώματος χωρίς κύτταρα

θέα

Με αυτόν τον τρόπο, η Irini Gerges και οι συνεργάτες της μελέτησαν τη σημασία των βιομηχανικών και βιοχημικών ενδείξεων για την ανάπτυξη ενός 3D αναγεννητικού μικροπεριβάλλοντος για το σχηματισμό μαλακών ιστών με βάση δύο συγκεκριμένα πειράματα σε ζωικά μοντέλα. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη διήθηση του λιπώδους ιστού με τη μείωση της ακαμψίας του ικριώματος και τα οφέλη των μηχανικών ιδιοτήτων του ικριώματος για την αναγέννηση του λιπώδους ιστού ενώ αναστέλλουν το σχηματισμό ινώδους ιστού. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την ικανότητα μηχανικών και βιοχημικών παραγόντων να προάγουν εξίσου τον σχηματισμό λιπώδους ιστού υπό τις περιγραφόμενες ρυθμίσεις, υποδηλώνοντας ότι η επαρκής μηχανική σηματοδότηση μπορεί να ενισχύσει την λιπογένεση επηρεάζοντας σημαντικά τη διαφοροποίηση των κυττάρων.